UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE NICARAGUA, MANAGUA

UNAN - MANAGUA

FACULTAD REGIONAL MULTIDISCIPLINARIA

FAREM - Estelí

Recinto “Leonel Rugama Rugama”

Año de la Universidad Saluda

Asignatura: Laboratorio de física

Practica V. “Comprobación del principio de Arquímedes. Medidas de densidades”

Carrera/Año: Física – Matemática IV Año

Prof.: Lic. Tomas Antonio Medal Álvarez

Autores:

Cliffor Jerry Herrera Castrillo. Arelys Ninoska Meneses Rayo. Donald Ariel Hernández Muñoz. Yosilin Masiel Castillo Loaisiga. Norman Rafael López Sanchez. Ileana Francisca Castillo Jiménez. Lesdy Joan Jiménez Jiménez.

13 de Junio del 2015

ÍNDICE

I. INTRODUCCIÓN.....................................................................................................................1

1.1 Resumen..........................................................................................................................1

1.2 Objetivos..........................................................................................................................2

1.3 Conceptos Nuevos........................................................................................................3

1.4 Nomenclatura.................................................................................................................4

II. TEORÍA....................................................................................................................................5

2.1 Principio de Arquímedes.............................................................................................5

2.2 Fuerza de empuje..........................................................................................................5

III. MATERIAL Y EQUIPO.......................................................................................................6

IV. PROCEDIMIENTO..............................................................................................................7

V. TRATAMIENTO DE DATOS.................................................................................................8

VI. RESULTADOS....................................................................................................................9

6.1 Empuje de Arquímedes................................................................................................9

6.2 Peso del agua desalojada............................................................................................9

6.3 Cálculo del volumen del bloque...............................................................................10

VII. CONCLUSIONES..............................................................................................................11

VIII. ANEXOS.............................................................................................................................12

8.1 Calculo del principio del empuje de Arquímedes................................................12

8.2 Calculo del peso del agua desalojada....................................................................13

8.3 Cálculo del volumen del bloque...............................................................................14

8.4 Fotos del montaje del experimento.........................................................................15

IX. BIBLIOGRAFÍA.................................................................................................................18

I. INTRODUCCIÓN I.1 Resumen

En el presente informe de prácticas de laboratorio que acontece a unidad V. “Hidrostática” tiene como fin comprobar de manera experimental el principio de Arquímedes, además calcular el volumen de un sólido.

Este informe se encuentra estructurado capitulo a capitulo en donde se describen los pasos que conlleva cada uno de estos, es decir la estructura es la siguiente:

En el primer capítulo se aborda la introducción en la cual se presentan el resumen trabajo realizado, los objetivos que se perseguían, conceptos nuevos que aparecieron en la experimentación y la nomenclatura utiliza. Seguido del segundo capítulo que describe la teoría y derivación de fórmulas necesaria para este informe.

En el tercer capítulo se presentan los materiales y el equipo para realizar el montaje del experimento. Continuando con los procedimientos que permitieron de manera ordenada realizar el montaje y posterior los cálculos a aplicar o sustituir dentro de la ecuación del periodo.

En el quinto capítulo se abordan de forma puntual los pasos a seguir para la realización de los cálculos necesarios para determinar el empuje del principio de Arquímedes, el peso del agua desaguada y el volumen del bloque. En el sexto capítulo están los resultados de las operaciones realizadas.

Por último se presentan las conclusiones en función de los objetivos, guía de preguntas dadas, dificultades y logros presentadas durante el desarrollo de la experimentación.

En los anexos están contenidas las evidencias de los cálculos realizados, así como fotografías del montaje del experimento e integrantes del grupo.

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I.2 Objetivos

Observar y hallar el empuje de Arquímedes. Comprobar el principio de Arquímedes. Calcular el volumen de un sólido.

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I.3 Conceptos Nuevos

Dinamómetro:

Un dinamómetro es una herramienta que, a partir de los cambios en la elasticidad de un muelle con una determinada calibración, permite calcular el peso de un cuerpo o realizar la medición de una fuerza.

Probeta:

La probeta es un instrumento volumétrico que consiste en un cilindro graduado de vidrio que permite contener líquidos y sirve para medir volúmenes de forma aproximada.

Está formado por un tubo generalmente transparente de unos centímetros de diámetro y tiene una graduación desde 5 ml hasta el máximo de la probeta, indicando distintos volúmenes. En la parte inferior está cerrado y posee una base que sirve de apoyo, mientras que la superior está abierta (permite introducir el líquido a medir) y suele tener un pico (permite verter el líquido medido). Generalmente miden volúmenes de 25 o 50 ml, pero existen probetas de distintos tamaños; incluso algunas que pueden medir un volumen hasta de 2000 ml.

Carena:

Carena se denomina al volumen limitado por el casco y por la superficie de flotación en un buque. También puede denominarse carena al volumen sumergido.

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I.4 Nomenclatura

4

Símbolo SignificadoE Empujeρ f Densidad del fluidoV VolumenV o Volumen inicialg Aceleración de la gravedadm MasaN NewtonKg Kilogramosm3 Metros cúbicosml Mililitrosw Presión

ρH 2ODensidad del agua

gr Gramoskg Kilogramosm Metross2 Segundos CuadradosSI Sistema Internacional

II. TEORÍA En este capítulo se presenta el sustento teórico para la realización de la clase experimental, así como las fórmulas a utilizar.

II.1 Principio de Arquímedes

El principio de Arquímedes es un principio físico que afirma que: “Un cuerpo total o parcialmente sumergido es un fluido en reposo, recibe un empuje de abajo hacia arriba igual al peso del volumen del fluido que desaloja”. Esta fuerza recibe el nombre de empuje hidrostático o de Arquímedes y se mide en Newton (en el SI). El principio de Arquímedes se formula así:

E=m g=ρf gV

Dónde:

E :es el empuje

m : lamasa

g : laaceleración de la gravedad

ρ f : es la densidad del fluido

V :el Volumen de fluido desplazado

De este modo, el empuje depende de la densidad del fluido, del volumen del cuerpo y de la gravedad existente en ese lugar. El empuje (en condiciones normales y descritas de modo simplificado) actúa verticalmente hacia arriba y está aplicando en el centro de gravedad del cuerpo; este punto recibe el nombre de centro de carena.

II.2 Fuerza de empuje

Cuando se sumerge un cuerpo en un líquido parece que pesara menos. Lo podemos sentir  cuando nos sumergimos en una piscina, o cuando tomamos algo por debajo del agua, los objetos parecieran que pesan menos. Esto es debido a que, todo cuerpo sumergido recibe una fuerza de abajo hacia arriba.

Cuando en un vaso lleno de agua sumergimos un objeto, podemos ver que el nivel del líquido sube y se derrama cierta cantidad de líquido. Se puede decir que un cuerpo que flota desplaza parte del agua.

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III. MATERIAL Y EQUIPO

6

Base SoporteBloque

metálico con gancho

Dinamómetro 3N

Nuez doble Probeta Varilla larga

Agua Papel y lapiz Calculadora

Instrumento Completo

IV. PROCEDIMIENTO

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Montaje del Experimento

Suspender el dinamómetro el bloque metálico, determine su peso , anotar su peso en

Introducir agua en la probeta hasta un volumen determinado, anotal el

Introducir el bloque colgando del dinamómetro en la probeta con agua, anotarla lectura que marca el

dinamómetro

Anotar el volumen desplazado en

Determinar el empuje de Arquímidez

Hallar el peso del agua desalojada

Calcular el volumen del bloque

V. TRATAMIENTO DE DATOS En este capítulo se presentan de forma puntual los pasos a seguir para la realización de los cálculos necesarios.

8

Calculo del empuje de Arquímides

Anexos 8.1

Calculo del peso del agua desalojada

Anexos 8.2

Calculo del Volumen del bloque

Anexos 8.3

Fotos del Montaje del experimento

Anexos 8.4

VI. RESULTADOS En este capítulo se presentan los resultados en función de los cálculos ya realizados.

VI.1 Empuje de Arquímedes

Para lograr calcular el empuje de Arquímedes fue preciso calcular la densidad antes de introducir el agua y con el agua, con el fin de comparar a ambas.

Antes de sumergirlo al agua En el agua.

Promedio: 597,9585 kg /m3 Promedio: 480,8932 kg /m3

Como se aprecia en la tabla la densidad del instrumento utilizado es mayor cuando no contiene agua y menor cuando se le suministra agua.

Para calcular el empuje del principio de Arquímedes se utilizó la fórmula:

E=w0−w1, donde w0 es el peso inicial del bloque metálico y w1 el peso del bloque después de suministrar agua el resultado promedio fue el siguiente:

w0=m . g=(0,125 ) (9,8 )=1,225 Nw1=m . g=(0,1085 ) (9,8 )=1,0633 N

E=w0−w 1

E=1,225 N−1,0633 N=0,1617 N

VI.2 Peso del agua desalojada

Para calcular el peso del agua desalojada, se decido calcular el peso sin agua y el peso con agua, para así comparar ambos resultados, se utilizó la fórmula:

w=m .g=ρH2O V .g

N0 Antes de sumergirlo al agua En el agua.Promedio: 1,2249 N≅ 1,225 N Promedio 1,0585 N≅ 1,06 N

Como se aprecia el peso es mucho menor cuando el agua es desalojada que cuando no posee ningún líquido, además estos resultados coinciden con el de empuje del principio de Arquímedes.

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VI.3 Cálculo del volumen del bloque

Pare realizar este cálculo se utilizó la formula

V= wρ g

Donde los resultados fueron:

Antes de introducirlo al agua

V= 1,2249 N(597,9585 kg /m3 ) ( 9,8 m/ s2 )

=2,0902 x10−4 m3

Con el agua introducida

V= 1,0585 N( 480,8932kg /m3 ) ( 9,8 m /s2)

=2,2460 x 10−4 m3

Y como se muestra el volumen es mayor cuando está el bloque en el agua.

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VII. CONCLUSIONES En este capítulo se dan a conocer las conclusiones a las que se llegó después de finalizar la práctica de laboratorio.

Se logró cumplir con los objetivos de la práctica ya que se observó y halló el empuje de Arquímedes, se comprobó el principio de Arquímedes y se calculó el volumen de un cuerpo sólido.

El bloque pesa menos dentro del agua. El peso del agua desplazada es mayor que el empuje, ya que el cuerpo se

hunde, es decir el peso específico del cuerpo es mayor al del líquido. La densidad no depende de la forma del objeto. Puesto que la densidad es

una propiedad característica de los materiales Si la densidad de un cuerpo es mayor que la del fluido el cuerpo

descenderá con un movimiento acelerado.

Elementos positivos Elementos negativos y elementos obstaculizadores

Disposición para realizar el trabajo.

Utilizar el laboratorio de la Universidad.

Conocimientos previos antes de la práctica.

Cohesión grupal Interés en la temática. Tener todos los materiales

necesarios. Compañerismo

Tiempo limitado en el laboratorio.

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VIII. ANEXOS VIII.1 Calculo del principio del empuje de Arquímedes

Tabla de cálculos registrados

N0 Antes de sumergirlo al agua En el agua.Masa g Fuerza N Agua ml Masa g Fuerza N Agua ml

1 125 1,25 190 110 1,10 2062 125 1,25 200 110 1,10 2163 125 1,25 210 110 1,10 2254 125 1,25 220 107,5 1,075 2365 125 1 ,25 230 105 1,05 246Prom. 125 1,25 210 108,5 1,085 225,8

Calculo del principio del empuje de Arquímedes

Conversiones de g a kg y de ml am3

Convertir de g a kg Convertir de ml am3

125 g a kg1 kg ------------------------- 1 000 gX ---------------------------- 125 g1 000 g x = 125 g kgx = 125 gkg/1 000 g x = 0,125 kg

190 ml a m3

1 m3 --------------------- 1 000 000 mlX ------------------------- 190 ml1 000 000 ml x = 190 ml m3

x = 190mlm3/1000000 ml x = 0,00019 m3

110 g = 0, 11 kg 200 ml = 0,0002 m3

107,5 g = 0,1075 kg 210 ml = 0,00021 m3

105 g = 0,105 kg 220 ml = 0,00022 m3

230 ml = 0,00023 m3

206 ml = 0,000206 m3

216 ml = 0,000216 m3

225 ml = 0,000225 m3

236 ml = 0,000236 m3

246 ml = 0,000246 m3

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Calculo del principio del empuje de Arquímedes E=w0−w1

w0=m . g=(0,125 ) (9,8 )=1,225 N

w1=m . g=(0,1085 ) (9,8 )=1,0633 N

E=w0−w 1

E=1,225 N−1,0633 N=0,1617 N

VIII.2 Calculo del peso del agua desalojada w=m . g=ρH2O V .g

Densidades ρ=m /V

N0 Antes de sumergirlo al agua En el agua.

1 ρ=0,125 kg/0,00019 m3

¿657,8947 kg /m3

ρ=0,11kg /0,000206¿533,9805 kg /m3

2 ρ=625 kg/m3 ρ=509,2592kg /m3

3 ρ=595,2380 kg/m3 ρ=488,8888 kg /m3

4 ρ=568,1818 kg/m3 ρ=445,5084 kg /m3

5 ρ=543,4782kg /m3 ρ=426,8292 kg/m3

Promedio: 597,9585 kg /m3 Promedio: 480,8932 kg /m3

Unidades de medida (kg /m3 )( m /s2) (m3 )=kg .m /s2=N

N0 Antes de sumergirlo al agua En el agua.

1 w=1,2249 N w=1,0779 N2 w=1,225 N w=1,0779 N3 w=1,2249 N w=1,0779 N4 w=1,2249 N w=1,0303 N5 w=1.2249 N w=1,0289 N

Promedio: 1,2249 N≅ 1,225 N Promedio 1,0585 N≅ 1,06 N

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VIII.3 Cálculo del volumen del bloque

w=ρ V g

ρ V g=w

V= wρ g

Antes de introducirlo al agua

V= 1,2249 N(597,9585 kg /m3 ) ( 9,8 m/ s2 )

=2,0902 x10−4 m3

Con el agua introducida

V= 1,0585 N( 480,8932kg /m3 ) ( 9,8 m /s2)

=2,2460 x 10−4 m3

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VIII.4 Fotos del montaje del experimento

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Todo el grupo en el Laboratorio, listos para comenzar el experimento

Iniciando del Experimento del Principio de Arquímedes

Muy emocionados en el laboratorioProf. Tomas Medal (lado izquierdo) dando orientaciones

acerca del experimento

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Introduciendo agua en la probeta Estudiante manipulando el dinamómetro Obteniendo datos del experimento

Observando lo que sucede Consensuando ideas

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“Las fortalezas están en nuestras diferencias, no en nuestras similitudes”

IX. BIBLIOGRAFÍA

Dormus , R. (2015). Práctica de laboratorio 1: Comprobación del principio de Arquímedes, medida de densidades - física 1 . Estelí, Nicaragua : UNAN - Managua / FAREM - Estelí.

Profesor en linea . (3 de Octubre de 2012). profesorenlinea.c. Recuperado el 9 de Junio de 2015, de profesorenlinea.c: http://www.profesorenlinea.cl/fisica/ArquimedesEmpuje.htm

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